Синтез и исследование алгоритмов управления "робопоездом" как цепочкой подвижных объектов

• Автор: Петровская, Наталья Вячеславовна
• Шифр специальности: 01.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 119 с. : ил.

Глава 1. Постановка задачи. Уравнения движения.
Частные решения для свободного движения.
1.1 Описание механической системы и постановка задачи
1.2 Уравнения движения для двух тележек
1.3 Частные решения для двух тележек. Свободные (баллистические) движения
1.4 Уравнения движения для системы из п тележек
1.5 Частные решения уравнений движения для системы из п тележек
Глава 2. Управляемое движение. Алфавит базовых движений.
2.1 Уравнения управляемого движения
2.2 Движение по прямой для двух тележек (прямой ход)
2.3 Движение по окружности для двух тележек (прямой ход)
2.4 Переходный процесс (прямой ход)
2.5 Движение по прямой и окружности для двух тележек в случае
обратного хода
^ 2.6 Переходный процесс (обратный ход)
2.7 Комбинированное движение

Глава 3. Методы планирования движения.
3.1 Переход из заданной точки декартового, конфигурационного, фазового пространства в другую заданную точку
3.2 Алгоритм планирования движения между двумя точками
3.3 Численно-аналитическое исследование движения по двум спиралям. Выбор оптимальных параметров
3.4 Принцип «коридоров» планирования траектории
3.5 Принцип реперных точек планирования траектории
3.6 Реализация алгоритмов планирования движения
3.7 Поведение системы в условиях помех
Заключение
Литература

Задача об управлении движением «робопоезда» как цепочки подвижных объектов имеет большое теоретическое и прикладное значение. Исследование в этой области стимулируются многочисленными прикладными задачами, возникающими в процессе жизнедеятельности человека.
Проблема синтеза алгоритмов управления системами класса "робот -цепочка прицепов" актуальна в связи с появившейся в настоящее время потребностью создания автоматических (безлюдных) многозвенных транспортных систем, например, роботизированных систем перевозки и доставки научных приборов в зонах, где присутствие человека невозможно или затруднено, и аналогичных. Создание таких алгоритмов позволяет также прояснить особенности управления автопоездами (тягачом с прицепами) в обычных и стесненных условиях. „
Научная новизна диссертации заключается в предложенных и отработанных средствами компьютерного моделирования моделях и алгоритмах управления "робопоездом", обеспечивающих целенаправленное движение такой цепочки подвижных объектов по заданным целевым точкам, в том числе в среде с препятствиями с их объездом.
Обоснованность определяется полнотой и корректностью выбранной математической модели ведущего робота и остальных объектов цепи "робопоезда", результатами численных расчетов и моделирования.
Работа носит теоретический характер, полученные результаты могут быть использованы при разработке алгоритмов управления транспортными системами с ведущим роботом и цепочкой прицепов, решающими большой спектр прикладных задач как автоматические транспортные средства. Введенные в работе теоретико-механические модели и составные части разработанных алгоритмов представляют самостоятельную ценность и могут быть использованы при развитии дальнейших исследований.
откуда имеем Мот{ = ф2 гг
((т2 +т)Ь2 - (іМ2 +отя2))соз1//2 ( ■ 8ігцг/2 эт у/2 (2 М2 + таг}ътц/2
2 Ь1 { а Ь 2 аЬ2 У
Мотг = -ф2 г
[ ((т2 +т)Ь2 ~{іМ2 + та^соъц/2 ( ■ 24! 8ицг/2 соэ ц/2 эт у/ 2 {іМ 2 + та2тц
[ 2 Ьг [а Ъ ) Н ■ ■■ 2 аЬ2 У
(2.2.3)
- законы изменения моментов для совершения программного движения по прямой.
Подставив в выражения для моментов (2.2.3), закон изменения угла у/2 (2.2.1), получим законы изменения моментов для выполнения программного движения по прямой как функции времени.
2.3. Движение по окружности для двух тележек (прямой ход).
Условием движения ведущей тележки по окружности в направлении ее ориентации, является следующее соотношение на угловые скорости
вращения колес ведущей тележки:
• • • •
срп=к(рп, (р^2 = const
Учитывая расположение мгновенного центра вращения корпуса ведущей тележки легко показать, что радиус результирующей окружности равен к +
Л = а——. Тогда из кинематических уравнении следует: к
у/2=-<,
а(к + )%ту/2 + 6(1-А:)(созу/-2 +1) 2аЪ
Следовательно, угол ц/2 находится в явном виде:
{[/ 2 = 2агс1%
-^(*+1 )((+С„)
Ь(к- 1)-е ь а(к +1)
(2.3.1)